Si può prevedere che l’applicazione delle nanoparticelle potrà trasformare l’intera industria agroalimentare, modificando il modo con cui gli alimenti vengono prodotti, processati, confezionati, trasportati e consumati
Cos’é la nanotecnologia
La nanotecnologia è la scienza che studia la manipolazione della materia su scala atomica e molecolare. Lo SCENIHR (Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks) ha proposto la seguente definizione di nanomateriale: “qualsiasi forma di materiale composto da parti funzionali distinte, molte delle quali hanno una o più dimensioni uguali o inferiori a un ordine di grandezza di 100 nm” (SCENIHR, 2005). Il suffisso “nano” indica quindi i materiali che appartengono all’ordine di grandezza del nanometro; grazie alle loro ridotte dimensioni, acquisiscono nuove caratteristiche chimico-fisiche. Un alimento è considerato “nanofood” quando le nanotecnologie sono utilizzate almeno durante una delle seguenti fasi della filiera agroalimentare: nella coltivazione, nel processo o nella produzione, oppure nell’imballaggio (Joseph e Morrison, 2006).
Dove si trovano i nanomateriali
I nanomateriali sono presenti in natura, ad esempio nelle emissioni dei vulcani, o possono essere sottoprodotti delle attività umane, come i fumi di scarico dei motori diesel o il fumo da tabacco. Particolare interesse rivestono tuttavia i nanomateriali fabbricati, che si trovano già in un’ampia serie di prodotti e di applicazioni. Alcuni nanomateriali di questo tipo sono in uso ormai da decenni. Un esempio è costituito dalla silice amorfa sintetica utilizzata nel cemento, negli pneumatici e negli alimenti. Altri nanomateriali sono una scoperta più recente, ad esempio le nanoparticelle di biossido di titanio come agenti che bloccano i raggi UV nelle vernici o nei prodotti solari.
Come verrà usata la nanotecnologia in campo alimentare
Il cibo di domani sarà disegnato plasmando molecole e atomi. Il cibo sarà confezionato in involucri sicuri ‘intelligenti’, che possono rilevarne il deterioramento oppure gli agenti inquinanti nocivi. I prodotti del futuro intensificheranno e regoleranno il loro colore, sapore o contenuto nutritivo, per adattarsi ai gusti o ai bisogni salutari di ogni consumatore. In agricoltura la nanotecnologia promette di ridurre l’uso di pesticidi, migliorare la riproduzione di piante e animali e creare nuovi prodotti nano-bioindustriali” – almeno questo è ciò che dichiara il rapporto recente sull’utilizzo della nanotecnologia nell’alimentazione e nell’agricoltura del Progetto USA sulle Nanotecnologie Emergenti.
Alcune compagnie stanno sviluppando alimenti ‘intelligenti’ in grado di interagire con i consumatori al fine di ‘personalizzare’ il cibo; un forno a microonde domestico potrebbe attivare il rilascio del colore, sapore, nella concentrazione e consistenza corrispondenti alla scelta individuale. I cibi ‘intelligenti’ potrebbero anche percepire un’eventuale allergia di un individuo agli ingredienti di un alimento e bloccarne l’azione nociva. Oppure, in alternativa, il packaging ‘intelligente’ potrebbe identificare i bisogni alimentari specifici delle persone ed eventualmente rilasciare una dose di elementi nutritivi addizionali, ad esempio molecole di calcio per le persone che soffrono di osteoporosi.
La nanotecnologia allungherà drammaticamente la conservazione degli alimenti. La Mars Inc. detiene già il brevetto su un nanoinvolucro invisibile, edibile, che avvolgerà i cibi impedendo lo scambio di gas e umidità.
Dei nanosensori, integrati nei prodotti alimentari in forma di minuscoli chip invisibili all’occhio umano, potrebbero fungere da codici a barra elettronici; emettendo un segnale, permetterebbero di seguire il percorso del cibo, anche degli alimenti freschi, dal campo alla fabbrica fino al supermercato e oltre.
Tuttavia a oggi i nanomateriali si possono trovare praticamente ovunque: per esempio sono in fase di produzione le bottiglie di birra in polietilene (PET) contenenti nanoparticelle di silicati che impediscono la dispersione dei gas e i contenitori per gli alimenti in polipropilene che contengono nanoparticelle di argento con funzione antimicrobica.
Al momento vi sono alcuni additivi alimentari, usati da lungo tempo, come il diossido di silicio (E551) e il diossido di titanio (E171), per i quali ci si è resi conto che una frazione è presente in nanoforma. Poi vi sono tre nanomateriali autorizzati per l’impiego nelle plastiche e negli articoli destinati a contenere prodotti alimentari, ovvero il nero di carbonio, il diossido di silicio e il nitruro di titanio, quest’ultimo autorizzato per l’uso nelle bottiglie di PET.
Tossicità nell’uomo
L’applicazione su scala industriale delle nanoparticelle in molti ambiti della vita quotidiana, così come in specifiche applicazioni legate alla salute, fa sorgere il problema della sicurezza di questi sistemi. La dimensione nanometrica può far nascere preoccupazioni in relazione alla dimensioni ridotte, che potrebbero permettere il superamento di barriere naturali, con conseguente potenziale danno biologico. In effetti, le nanoparticelle sono molto più piccole delle più conosciute pm10, la cui percentuale nell’atmosfera è utilizzato come indicatore di inquinamento. Come si è visto, tuttavia, il termine “nano particelle” indica sistemi diversissimi tra loro. Alcuni nanosistemi sono utilizzati proprio in funzione della loro biocompatibilità, per utilizzo in ambito diagnostico, in sostituzione di molecole utilizzate attualmente e la cui tossicità è accertata.
Ha perciò poco senso preoccuparsi genericamente delle nanoparticelle semplicemente a causa della loro dimensione (molte nanoparticelle si producono spontaneamente e sono sempre presenti nell’aria che respiriamo e, come si è visto, vengono inconsapevolmente usate da secoli). Le loro proprietà possono dipendere da moltissimi dettagli, la dimensione, la superficie esposta, l’abbinamento con altri nano-sistemi, ecc. e non soltanto dalla sostanza che li costituisce. È perciò importante assicurarsi che ogni nuovo sistema e tecnologia (non solo in ambito nano) venga assoggettato a sperimentazioni focalizzate, in relazione alle specifiche applicazioni. Se progettiamo di utilizzare alcune nanoparticelle in prodotti di uso quotidiano, dai vestiti (vedi ad es. tessuti superidrofobici o antibatterici) alle autostrade, dobbiamo avere una ragionevole certezza che quelle specifiche particelle non siano dannose per gli uomini e per l’ambiente, rispetto alla esposizione prevedibile.
In Germania è stata avviata una ricerca franco-tedesca, che terminerà nell’agosto 2017, per studiare gli effetti e l’eventuale tossicità dei nanomateriali presenti nei prodotti alimentari, sul corpo umano, in particolare sul fegato e l’intestino. Lo studio, chiamato “SolNanoTox”, è condotto dal tedesco Federal Institute for Risk Assessment (BfR) e dall’istituto francese per la sicurezza alimentare Anses, entrambi enti di ricerca governativi. La ricerca prevede test in vitro, analisi di campioni biologici per verificare l’eventuale accumulo di nanomateriali e utilizzo della spettrometria di massa, per scoprire se le nanoparticelle alterano la struttura di biomolecole, ad esempio quella dei lipidi della membrana cellulare. A seguire ci sarà la sperimentazione sugli animali.
La normativa
La Commissione Europea ha espresso la sua indicazione nella raccomandazione del 18 ottobre 2011 (2011/696/EU), secondo la quale “con «nanomateriale» s’intende un materiale naturale, derivato o fabbricato contenente particelle allo stato libero, aggregato o agglomerato, e in cui, per almeno il 50 % delle particelle nella distribuzione dimensionale numerica, una o più dimensioni esterne siano comprese fra 1 nm e 100 nm. In casi specifici, e laddove le preoccupazioni per l’ambiente, la salute, la sicurezza e la competitività lo giustifichino, la soglia del 50% della distribuzione dimensionale numerica può essere sostituita da una soglia compresa fra l’1 % e il 50 %. […] Laddove tecnicamente possibile e richiesto da disposizioni legislative specifiche, la conformità alla definizione […] può essere determinata sulla base della superficie specifica in volume. Un materiale rientra nella definizione […] quando la sua superficie specifica in volume è superiore a 60 m2/cm3”. Tale definizione è estremamente ampia e include anche nanomateriali di origine naturale (come possono essere ad esempio quelli derivanti da emissioni di vulcani e incendi) e antropica involontaria (ad esempio, le emissioni dei motori a scoppio), oltre a quelli derivanti specificamente dalle nanotecnologie. E’ quindi evidente l’intenzione di considerare unicamente le proprietà dimensionali o legate alla superficie, e non di effettuare una discriminazione in relazione al pericolo e al rischio connessi, nonché alla tipologia di esposizione nella quale si può incorrere.
Allo stato attuale i Regolamenti Europei che specificamente citano i nanomateriali sono quelli relativi a:
• Biocidi: Regolamento n. 528/2012, in vigore dal 1 settembre 2013.
• Cosmetici: Regolamento n. 1223/2009. Questo Regolamento, in vigore dall’11 gennaio 2013 ma che si applica anche a prodotti già presenti sul mercato, fu il primo a dare una definizione di nanomateriale, come “materiale insolubile o biopersistente intenzionalmente prodotto con una o più dimensioni esterne, o struttura interna, nella scala tra 1 e 100 nm” (art. 2).
• settore alimentare, per quanto concerne l’informazione ai consumatori: Regolamento n. 1169/2011, in vigore dal 13 dicembre 2014. Esso prevede all’art. 18 che tutti gli ingredienti presenti sotto forma di nanomateriali ingegnerizzati siano chiaramente indicati nell’elenco degli ingredienti con la dicitura «nano».
materiali (plastici) a contatto con i cibi: Regolamento n. 10/2011
additivi alimentari:
• Regolamento n. 1333/2008. Esso prevede che se un additivo alimentare già autorizzato e incluso in un elenco comunitario subisce un cambiamento significativo per quanto riguarda il suo metodo di produzione, le materie prime utilizzate o la dimensione delle particelle, ad esempio per mezzo delle nanotecnologie, l’additivo alimentare preparato con tali nuovi metodi o materie prime va considerato un additivo diverso ed è necessaria una nuova inclusione negli elenchi comunitari o la modifica delle specifiche prima che esso possa essere immesso sul mercato (art. 12).
Conclusioni
Le nanotecnologie possono consentire un così vasto numero di applicazioni che di esse si parla talvolta come artefici di una nuova rivoluzione industriale. I maggiori finanziamenti delle nanotecnologie generalmente sono rivolti verso la biomedicina, l’energia, l’elettronica, tuttavia le potenziali applicazioni delle nanotecnologie nel settore agroindustriale e agro alimentare aprono prospettive di innovazione e di impatto economico che non appaiono inferiori rispetto a quelle degli altri settori. Le principali applicazioni di interesse nei vari settori dell’agroindustria e dell’agroalimentare sono rivolte schematicamente, come si è visto, alla somministrazione con sistemi innovativi di pesticidi, farmaci, fertilizzanti alle varie colture; al controllo e localizzazione a distanza delle colture; al monitoraggio precoce di agenti patogeni o di sostanze chimiche contaminanti; alla possibilità del rilevamento, con alto grado di sensibilità, del grado di purezza dei prodotti; ad innovazioni di prodotto e di processo nell’industria alimentare, anche in combinazione con la tecnologia dei fluidi supercritici; a metodi innovativi per diagnosi e terapia in zootecnia; allo sviluppo di un “packaging intelligente”. In sintesi si può prevedere che le nanotecnologie potranno trasformare l’intera industria agroalimentare, modificando il modo con cui gli alimenti vengono prodotti, processati, confezionati, trasportati e consumati.
*Giada Mandelli, direttore centro formativo accreditato Regione Lombardia (Studio Mandelli)
